Se un rinnovo del permesso ha appena abbassato il limite di NOx del forno o della fornace fino a 100-150 mg/Nm³ e il bruciatore in servizio è stato specificato dieci anni o più fa, la correzione più economica di solito inizia dal bruciatore stesso, non con un sistema di trattamento del gas più grande installato a valle.
La versione breve: un bruciatore a basse emissioni di NOx impedisce la formazione di ossidi di azoto all'interno della fiamma invece di eliminarli successivamente. Controllando il modo in cui il combustibile e l'aria si mescolano, mantiene la temperatura di picco della fiamma e l'eccesso di ossigeno locale al di sotto delle condizioni che creano NOx, riducendo in genere le emissioni del 30-60% sulle apparecchiature alimentate a gas e riducendo ogni fase di abbattimento a valle. Il resto di questo articolo spiega come funziona la progettazione, quale riduzione aspettarsi dai diversi combustibili e cosa controllare prima di firmare un contratto di acquisto.
Gli NOx nei gas di combustione industriali si formano attraverso tre percorsi e una progettazione competente del bruciatore mira a ciascuno di essi in modo diverso:
Il compito di progettazione ha quindi due metà: abbassare la temperatura di picco della fiamma e il tempo che i gas trascorrono lì, e mantenere il combustibile contenente azoto fuori dalle zone calde ricche di ossigeno abbastanza a lungo da decomporre ciò che si è già formato.
| Itinerario di formazione | Cosa lo guida | Dove conta di più | Risposta progettuale del bruciatore |
|---|---|---|---|
| NOx termici | Temperatura della fiamma superiore a circa 1.300 °C con locale eccesso di ossigeno | Alimentazione a gas naturale e gasolio; forni ad alta temperatura | Regolazione dell'aria, ricircolo dei fumi, riduzione dell'eccesso d'aria |
| Carburante NOx | Azoto legato nel carbone, nel petcoke, nel petrolio pesante e nei rifiuti | Forni a combustibile solido, coincenerimento, cottura multicombustibile | Stadiazione del combustibile, riduzione della zona primaria, aria di combustione a fasi |
| Richiedi NOx | Chimica del fronte di fiamma di idrocarburi ricchi di combustibile | Minore nella maggior parte delle fiamme industriali | Controllo della miscelazione della zona primaria migliorato |
La maggior parte dei bruciatori commerciali a basse emissioni di NOx combinano tre tecniche in proporzioni diverse. Nessuno di loro è esotico; l'ingegneria sta nel bilanciarli rispetto alla stabilità della fiamma, al trasferimento di calore e alla geometria effettivamente offerta dal forno.
Invece di miscelare tutta l'aria di combustione con il combustibile in una sola volta, il bruciatore fornisce un deficit d'aria controllato alla zona primaria e aggiunge il resto a valle. La fiamma primaria funziona ricca di combustibile, limitando la temperatura di picco e privando gli NOx termici di ossigeno; la zona di combustione completa la combustione lungo un profilo più basso e piatto. Il risultato visibile è una fiamma leggermente più lunga e più morbida, motivo per cui la geometria della fiamma deve corrispondere al forno.
Nei progetti a fasi di combustibile, parte del combustibile viene iniettata a valle della fiamma principale, creando una zona di riduzione che decompone gli NOx già formati prima di una zona di combustione finale. Molti bruciatori dei forni trascinano anche i gas di combustione caldi nella radice della fiamma (ricircolo interno) che diluisce l’ossigeno e riduce ulteriormente la temperatura di picco senza condutture esterne.
L'ossigeno in eccesso è la materia prima per gli NOx termici. Le impostazioni convenzionali spesso funzionano al 5% o più di O2 nel forno; un sistema sintonizzato a basso contenuto di NOx mira alla fascia dell’1–3% mantenendo la CO entro i limiti. Quel margine è denaro reale e NOx reale, ma vale solo se vengono mantenuti il circuito di controllo e la misurazione aria-carburante.
Bruciatore a basse emissioni di NOx per forni industriali Utilizzando una combustione a fasi con ricircolo dei gas di scarico, questo bruciatore mira alla fascia di ossigeno in eccesso dell'1-3% discussa sopra, riducendo gli NOx mantenendo la CO entro i limiti e mantenendo un'elevata efficienza di combustione. Visualizza il prodotto → Sui bruciatori del forno rotante multicanale, queste funzioni vengono mappate su canali separati – combustibile principale, aria assiale, aria di turbolenza e aria di trasporto – in modo che gli operatori rimodellino la fiamma in servizio invece di accettare una geometria fissa. GENERALFLAME afferma che il suo bruciatore regolabile brevettato ALVS migliora la regolabilità e riduce la perdita di precisione nella regolazione degli ugelli ad alta temperatura, un dettaglio che conta quando un forno funziona per mesi tra uno spegnimento e l'altro.
Aspettative realistiche evitano dolorose sorprese negli approvvigionamenti. Figure dello stack in ordine di grandezza (confermare sempre prima la base di riferimento dell'O2):
Il preriscaldamento dell’aria, la pressione del forno, le oscillazioni del carico e il contenuto di azoto nel combustibile sono tutti fattori che influenzano questi numeri. Ecco perché un fornitore credibile garantisce gli NOx a fronte di un'analisi del carburante, un intervallo di carico, una temperatura dell'aria di combustione e una base di O2 definiti, misurati presso il vostro camino, non riprodotti da una brochure di laboratorio. Per la progettazione dei canali e la pratica di messa a punto specifici del forno, il guida tecnica bruciatore forno rotativo a basse emissioni di NOx va più in profondità.
Un bruciatore a basse emissioni di NOx è innanzitutto un'apparecchiatura di processo e poi un dispositivo per le emissioni. Lo stesso carico termico nominale si comporta in modo molto diverso in un forno da cemento, in un calcinatore di spodumene e in un inceneritore di rifiuti pericolosi, quindi vale la pena lavorare con un produttore che parte dai dati sui materiali e sul processo piuttosto che dal solo input di carburante. Jiangsu Jufeng Thermal Technology (GENERALFLAME), ad esempio, sviluppa bruciatori per forni specifici per il processo per applicazioni di lepidolite, spodumene, ferro-nichel, ossido di zinco e pellet e riferisce di essere stato nominato fornitore globale del Gruppo Imerys: un controllo esterno che riflette la comprensione del processo tanto quanto la qualità della costruzione.
Bruciatore per forno rotativo GeneralFlame ALVS Questo bruciatore multicanale brevettato con ugello regolabile Laval e generatore di vortice a passo variabile consente agli operatori di rimodellare la geometria della fiamma in servizio, adattandosi ad applicazioni specifiche del processo, dai materiali al litio al cemento. Visualizza il prodotto → Gli impianti che utilizzano il gas naturale spesso si trovano ad affrontare la pressione di bruciare carbone, petrolio pesante o combustibili alternativi a causa delle variazioni dei prezzi dell’energia. I bruciatori progettati per la co-combustione consentono di riottimizzare le impostazioni della fiamma per combustibile invece di compromettere una geometria per tutti: un requisito sempre più comune nei progetti di sostituzione della biomassa e di valorizzazione dei rifiuti.
Bruciatore per forno a cocombustione multicombustibile Disponibile nelle combinazioni gasolio, gas-carbone, gas-biomassa e diesel-carbone, questo bruciatore consente agli impianti di riottimizzare le impostazioni della fiamma per combustibile man mano che i prezzi dell'energia cambiano, un'opzione chiave per i progetti di sostituzione della biomassa. Visualizza il prodotto → Esamina questo elenco con qualsiasi fornitore candidato; ogni elemento corrisponde a una modalità di guasto riscontrata ripetutamente nei retrofit:
Gli errori di acquisto più comuni vanno nella direzione opposta: selezionando i dati di NOx di laboratorio per il gas pulito quando l’impianto brucia combustibile contenente azoto, sovradimensionando il bruciatore in modo che non raggiunga mai il regime di progettazione o saltando la messa a punto del sito perché i tempi sono serrati. Ognuno di questi trasforma un sound design in un'installazione deludente.
Intorno o al di sotto della soglia di 100-150 mg/Nm³, il controllo della combustione da solo raramente colma il divario sui forni a combustibile solido. La riduzione selettiva non catalitica inietta urea o ammoniaca nei gas di scarico all'interno di un intervallo di temperatura di circa 850–1.050 ° C, dove il reagente riduce gli NOx in azoto e acqua senza catalizzatore. L’efficienza di rimozione è generalmente compresa tra il 30% e il 70% e dipende in larga misura dalla stabilità della finestra di temperatura e del tempo di permanenza.
È qui che il bruciatore e il sistema di abbattimento smettono di essere acquisti separati. Una fiamma stabile e ben modulata mantiene la finestra di temperatura al livello previsto dalle lance SNCR; una fiamma vagante fa aumentare il consumo di reagente e diminuisce l'efficienza. GENERALFLAME fornisce sistemi di gestione della combustione del forno e SNCR come forniture integrate — its Progetto SNCR denox per forni rotativi mostra come le due tecnologie sono accoppiate su un'installazione live. Per limiti ancora più severi, l’SCR rimane l’ultimo passaggio a valle, a un costo di capitale chiaramente più elevato.
Trattate il bruciatore a basso contenuto di NOx come parte del vostro processo, non come un suo accessorio. Parti da tre numeri: il tuo attuale stack di NOx, il limite di autorizzazione e il contenuto di azoto del carburante e il giusto mix di progettazione del bruciatore, messa a punto e SNCR a valle di solito diventa ovvio rapidamente. I fornitori con esperienza progettuale specifica per il forno possono pre-modellare la fiamma prima della prima visita di messa in servizio, e questa è la riduzione di NOx più economica che potrai mai acquistare.
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